專利名稱：一種增強納米銳鈦礦TiO的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米復合光學材料領域，它特別涉及納米TiO2材料。
背景技術：
在納米微粒表面輻射接枝聚合物是目前制備納米復合材料典型的一步合成法[X.L.Xu，Y.Yin，X.Ge，H.K.Wu，Z.Zhang，Mater.Lett.(材料快報)，37(1998)354.H.S.Zhou，T.Wada，H.Sasabe，Appl.Phy.Lett.(應用物理快報)，1996 68(9)1288.]，可在常溫常壓下一步合成，簡便有效，并且能使納米相微粒分散均勻。在無機顆粒表面接枝上聚合物是改變無機顆粒與聚合物基體之間界面相容性，制備性能優(yōu)良的納米無機微粒/高分子復合材料的最有效的方法之一。迄今為止，采用輻射接枝方法制備無機/有機納米復合材料的研究主要集中在SiO2和MgO納米粉體材料上[M.Z.Rong，M.Q.Zhang，Y.X.Zhang et al.，Polymer(聚合物)200142167.V.P.Privalko，V.F.Shumsky，E.G.Privalko et al.，Sci.and Tech.of Advan.Mater.(先進材料科學與工程)2002 3111.C.L.Wu，M.Q.Zhang，M.Z.Rong etal.，Comp.Sci.and Tech.(復合材料科學與工程)2002 621327.左美祥，黃志杰，張玉敏等，化工新型材料，2000 28(11)23.]。TiO2作為一種非常重要的光電子和化工材料，具有濕敏、氣敏及光催化等功能，對它的表面改性一直是研究的熱點。納米TiO2具有不同于傳統(tǒng)材料的特殊性能，被用作抗紫外吸收劑、化妝品、高級油漆、高級涂料和催化劑載體等。對微米、納米級TiO2的無機/有機復合材料及其性能已有一些研究[J.Zhang，Z.Y.Wu，X.Ju，at al.，Opt.Mater.(光學材料)21(2002)573-578.Y.Zhang，G.E.Zhou，Y.H.Zhang，et al.，Mater.Res.Bull.(材料研究報告)，1999 34(5)701.T.Rajh，D.M.Tiede，M.C.Thurnauer，J.Non-Crystalline Solids(非晶固體雜志)205-207(1996)815-820.W.X.Que，Y.Zhou，Y.L.Lam，et al.，Thin Solid Films(固體薄膜)358(2000)16-21.Jing Zhang，Xin Ju，Bo-jie Wang，Qian-shu Li，Tao Liu，Tian-dou Hu，Synthetic Metals(合成金屬)118(2001)181-185.張靜，艾希成，李前樹等，高等學?；瘜W學報2000 21(10)1530.劉少瓊，黃河，熊予瑩等，半導體光電2002 23(1)57.劉少瓊，于黃中，黃河等，高等學?；瘜W學報2002 23(1)161.張曄，周恩貴，李磊等，材料研究學報，1998 12(3)292.]，但均未涉及到TiO2粉末的光致發(fā)光強度變化情況。此外，目前采用的制備方法分別為sol-gel法(溶膠－凝膠法)、表面包覆、原位聚合等，這些方法雖然也能制備出性能優(yōu)良的納米復合材料，但制備工藝較為復雜，反應溫度等條件要求較高，還需加入引發(fā)劑。相反，輻射接枝方法無需引發(fā)劑，并且可在常溫常壓下進行。據發(fā)明人所知，目前對TiO2特別是納米TiO2的輻射接枝改性研究還未見文獻報道。本申請采用電子束輻射方法，在納米銳鈦礦(TiO2)表面成功接枝了甲基丙烯酸甲酯，極大地提高了它的光致發(fā)光強度。這種發(fā)光增強特性在熒光標志漆、防偽涂料、油墨及發(fā)光二極管(LED)等方面具有潛在應用前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電子輻射接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA)增強納米銳鈦礦(TiO2)光致發(fā)光的方法，經過本發(fā)明方法處理后的銳鈦礦TiO2納米粉通過化學鍵與MMA穩(wěn)定結合，具有光致發(fā)光強度明顯增強等特點。
本發(fā)明提供的一種電子輻射接枝MMA增強納米銳鈦礦(TiO2)光致發(fā)光的方法，其特征是采用下面的步驟步驟1.將銳鈦礦型TiO2納米粉在空氣中于115～125℃干燥8h(小時)；步驟2.接枝單體甲基丙烯酸甲酯MMA(分析純)先進行蒸餾精制，然后在溫度約為4℃環(huán)境下保存；步驟3.配制正庚烷-氯仿(正庚烷和氯仿均為分析純，體積比為2∶3)為溶劑的20％MMA溶液；步驟4.在培養(yǎng)皿中準確稱取干燥處理后的納米TiO2(重量為w0)，加入步驟3配制好的MMA溶液，經薄膜覆蓋后在空氣中于常溫下用加速器進行電子束共輻射，輻射電子束能量為1.6MeV，吸收劑量為30kGy；步驟5.將經過步驟4后得到的共輻射樣品用二甲苯(分析純)反復抽提12h(約100次)，以除去共輻射樣品中的均聚物PMMA，并干燥至恒重(w)；這樣由接枝率公式G＝(w-w0)/w0×100％(式中，G為接枝率，w0為接枝前樣品重量，w為接枝后樣品重量)，就可計算出接枝率。
需要說明的是，本發(fā)明所采用材料為球狀銳鈦礦型TiO2納米粉，平均粒徑為20nm，比表面積＞200m2/g；通過步驟5得到的接枝率，可以判斷銳鈦礦型二氧化鈦的接枝情況，從而掌握本發(fā)明的效果。
本發(fā)明的實質是在常溫常壓的環(huán)境下使用電子束共輻射方法，在銳鈦礦型二氧化鈦(Anatase，A-TiO2)納米晶表面成功接枝上甲基丙烯酸甲酯。
本發(fā)明的有益效果經過輻射前后銳鈦礦TiO2納米粉的紅外光譜(如圖2所示)和X射線光電子能譜(如圖3所示)結果證實輻射后有新的化學鍵羰基C＝O生成，表明MMA已成功接枝在納米TiO2表面；經過輻射前后銳鈦礦TiO2納米粉的吸收光譜(如圖4所示)結果表明輻射接枝后，納米TiO2吸收峰位置從251.5nm藍移至245.5nm；經過輻射前后銳鈦礦TiO2納米粉的熒光光譜(如圖5所示)結果表明輻射接枝后，納米TiO2在430-530nm藍綠光波段的發(fā)光明顯增強，其中峰值458nm(藍光)的發(fā)光強度為原來的3.7倍。因此，經過本發(fā)明方法處理后的銳鈦礦TiO2納米粉通過化學鍵與MMA穩(wěn)定結合、光致發(fā)光強度明顯增強等特點。這種發(fā)光增強特性在熒光標志漆、防偽涂料、油墨及發(fā)光二極管(LED)等方面具有潛在應用前景。


圖1為納米TiO2輻射接枝前后的X射線衍射圖譜其中，1為樣品輻射前曲線，2為輻射后曲線，樣品為高純度銳鈦礦型二氧化鈦，從圖中可以看出，輻射接枝前后晶型及晶粒大小無明顯變化；圖2為納米TiO2輻射接枝前后的紅外光譜其中，3為樣品輻射前曲線，4為輻射后曲線，從圖中可以看出，在1724cm-1有一羰基伸縮振動吸收峰出現(xiàn)；圖3為X射線光電子能譜其中，5為樣品輻射前曲線，6為輻射后曲線，輻射后樣品在288.1eV位置有C＝O化學鍵出現(xiàn)；圖4為納米TiO2輻射接枝前后的紫外可見吸收光譜其中，7為樣品輻射前曲線，8為輻射后曲線，輻射后樣品吸收峰位置從輻射前的251.5nm藍移至245.5nm；圖5為納米TiO2輻射接枝前后的熒光發(fā)射光譜其中，9為樣品輻射前曲線，10為輻射后曲線，輻射后樣品的發(fā)光波段變窄，強度明顯增強，峰值處發(fā)光強度為原來的3.7倍。
具體實施例方式
在培養(yǎng)皿中準確稱取干燥處理后的納米TiO2，重量為w0＝533.5mg，采用本發(fā)明的方法使用J2型電子靜電加速器對納米TiO2與MMA進行電子束共輻射，得到的輻射接枝粉末恒重w＝589.5mg，因此，接枝率G＝(w-w0)/w0×100％＝10.5％；通過測試可知，經過輻射前后銳鈦礦TiO2納米粉的熒光光譜(如圖5所示)結果表明輻射接枝后，納米TiO2在430-530nm藍綠光波段的發(fā)光明顯增強，其中峰值458nm(藍光)的發(fā)光強度為原來的3.7倍。
權利要求
1.一種增強納米銳鈦礦(TiO2)光致發(fā)光的方法，其特征是采用下面的步驟步驟1.將銳鈦礦型TiO2納米粉在空氣中于115～125℃干燥8h(小時)；步驟2.接枝單體甲基丙烯酸甲酯MMA(分析純)先進行蒸餾精制，然后在溫度約為4℃環(huán)境下保存；步驟3.配制正庚烷-氯仿(正庚烷和氯仿均為分析純，體積比為2∶3)為溶劑的20％MMA溶液；步驟4.在培養(yǎng)皿中準確稱取干燥處理后的納米TiO2(重量為w0)，加入步驟3配制好的MMA溶液，經薄膜覆蓋后在空氣中于常溫下用加速器進行電子束共輻射，輻射電子束能量為1.6MeV，吸收劑量為30kGy；步驟5.將經過步驟4后得到的共輻射樣品用二甲苯(分析純)反復抽提12h(約100次)，以除去共輻射樣品中的均聚物PMMA，并干燥至恒重(w)；這樣由接枝率公式G＝(w-w0)/w0×100％，就可計算出接枝率。
2.根據權利要求1所述的一種電子輻射接枝MMA增強納米銳鈦礦(TiO2)光致發(fā)光的方法，其特征是所述的加速器是J2型電子靜電加速器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電子輻射接枝MMA增強納米銳鈦礦(TiO
文檔編號C09K11/08GK1594495SQ0313579
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月9日 優(yōu)先權日2003年9月9日
發(fā)明者祖小濤, 向霞 申請人:電子科技大學